0207 08 04 2009, wykład nr 7 , Cykl komórkowy Paul Esz(1)

background image

0207; 08.04.2009, wykład nr 7., - Cykl komórkowy.; Paul Esz

Cykl komórkowy - jest to szereg zamian biofizycznych i biochemicznych komórki zachodzących między końcem
jednego a początkiem następnego podziału komórki.

Rys historyczny:

1963 rok Howard i Pele wprowadzają pojęcie cyklu komórkowego.

1873 rok W. Majzel opisał podział jądra w komórkach zwierzęcych

1884 rok A. Strasburger autor terminów: profaza, metafaza, anafaza

1878 i 1879 rok W. Fleming wprowadził do piśmiennictwa nazwę mitoza (1878) i chromatyna (1879)

1888 rok W. Waldeyer opisał chromosomy

1952 rok Mazia i Dan wyizolował nietknięty aparat mitotyczny

1971 rok Yoshio i Smith odkryli MPF (czynnik indukujący mitozę)\

2001 rok Hartwell, Nurse, Hunt otrzymali nagrodę Nobla za badania nad kinazami i cyklinami

Faza G1

trwa od 6-12 godzin

jest przerwą między zakończeniem podziału i początkiem fazy S

przygotowanie komórki do podwojenia materiału genetycznego

synteza RNA, enzymów, białek, węglowodanów i tłuszczów

charakterystyczna dla danego typu komórki

aktywność kompleksu CDK2

pod koniec aktyna A aktywuje CDK2 i tworzy kompleks, który jest niezbędny do zainicjowania replikacji

Faza S

trwa od 6-8 godzin

replikacja DNA, który podwaja swoją zawartość z 2n do 4n

zwiększenie rozmiarów jądra, chromatyna pozostaje zbitą masą

synteza DNA ma początek w kilkunastu tysiącach miejsc cząsteczek DNA jądra, w punktach startowych
replikacji DNA

DNA euchromatyny jest replikowany wcześniej, a heterochromatyny później

z każdego punktu startowego synteza DNA odbywa się dwukierunkowo z prędkością 10-100 nukleotydów na
sekundę

replikacji podlega cały DNA jądra i większość cząsteczek mitochondrialnego DNA

syntezę DNA przeprowadzają kompleksy enzymatyczne replikony, które są składnikami macierzy jądra

głównymi składnikami replikonów są helikaza oraz polimeraza alfa i delta

helikaza rozszczepia podwójną helisę DNA i wytwarza widełki replikacyjne

synteza DNA jest prowadzona przez polimerazy DNA alfa i delta

koenzym polimerazy DNA delta to PCNA (odpowiedzialne za proliferację komórki)

synteza DNA telomerów dokonuje enzym telomeraza

Faza G2

synteza białek związanych z regulowaniem procesu podziałowego

sprawdzenie czy ilość DNA została prawidłowo podwojona

komórka nadal rośnie wraz ze wszystkimi jej organellami

pod koniec G2 zaczyna się kondensacja chromatyny oraz synteza błony komórkowej, która jest
zużywana w czasie cytokinezy

pod koniec fazy G2 tworzy się czynnik MPF (składa się z CDK1 oraz cykliny B)

Faza M

trwa ok. 1 godzinę

obejmuje dwa etapy: podział jądra – kariokinezę oraz podział cytoplazmy – cytokinezę

istnieją dwa typy fazy M: mitoza w komórkach somatycznych i mejoza w komórkach rozrodczych

w czasie kariokinezy zachodzi dalsza kondensacja chromatyny i utworzenie chromosomów mitotycznych oraz
rozdział każdego chromosomu na dwie chromatydy i ich przemieszczenie do komórek potomnych

procesom tym towarzyszy wytworzenie a następnie rozpad wrzeciona podziałowego oraz zanik, a następnie
odtworzenie otoczki jądrowej

background image

Faza G0

komórki, które się nie dzielą, wycofują się z fazy G1 albo G2 do fazy G0

decyzja i wejściu w fazę G0 najczęściej nie jest nieodwracalna

komórka może wyjść z fazy G0 i skończyć podział

komrki G0 mogą się dzielić ponownie po dostarczeniu im odpowiednich substancji odżywczych i czynnika
wzorstu

Komórki prawidłowe in vitro

komórki prawidłowe in vitro

Komórki nowotworowe transformowane wirusem in vitro

nie mogą zatrzymać wzrostu więc syntetyzują DNA przez kilka cykli i obumierają

Komórki transformowane nowotworowe czynnikami chemicznymi in vitro

Znaczenie praktyczne

przejście komórek z fazy G1 do G0 np. w leczeniu nowotworów

komórki G0 są niewrażliwe na cytostatyki (znajdują się w większości nowotworów), eliminuje się tylko z
nowotworu komórki znajdujące się w cyklu, kom. G0 pozostają nieuszkodzone – po pewnym czasie wchodzą
w c, kom. dają początek wznowie nowotworowej

Ze względu na charakter cyklu komórkowego wyróżnia się:

komórki międzymitotyczne (labilne, zmienne): zachowują zdolność podziału (dzielą się w ciągu całego życia)
np. komórki postawne warstwy rozrodczej naskórka, nabłonka krypt jelitowych, komórki szpiku kostnego,
węzłów chłonnych

komórki międzymitotyczne dojrzewające – łatwo podlegają wpływom środowiska i dojrzewające np. komórki
kolczyste naskórka czy spermatocyty

komórki pomitotyczne – utraciły odwracalnie i nieodwracalnie zdolność do podziału i po mitozie stają się
„bezpotomne”; należą tu komórki bardzo wyspecjalizowane: nerwowe, wydzielnicze; Nefrocyty czy
hepatocyty - po dużym uszkodzeniu uzyskują zdolność do podziału (komórki pomitotvczne odwracalne lub
populacja wzrastająca-stable cells)

Regulacja cyklu komórkowego

cykl jest inicjowany i regulowany przez wiele białek i ich kompleksy

geny cyklu, których produkty białkowe pobudzają cykl to protoonkogeny, a te których produkty białkowe
hamują cykl nazywamy genami supresorowymi

cykl komórkowy jest regulowany przez kinazy, cytokiny, inhibitory kinaz, cyklazy

regulacja cyklu odbywa się przez uruchamianie kaskadowych reakcji fosforylacji i defosforylacji

Fosforylacja – katalizowana przez kinazy białkowe

Defosforylacja – przez fosfatazy

Substraty kinaz – białka jądra i cytoplazmy

Tyrozyna i treonina – najczęściej fosforylowane aminokwasy tych białek

Regulacja fazy G1/S

odbywa się przez kontrolę przechodzenia komórki z G1 do S oraz kontrolę zakończenia syntezy DNA

ważną rolę w regulacji przejścia G1 do S odgrywa: kompleks białka p34-cyklina A (nazywamy kinazą fazy S)
i białko P110Rb (może wiązać cyklinę A blokując jej wiązanie do p34), które może blokować przejście przez
punkt G1/S – hamować proliferację

białko p34 to kinaza CDK2

background image

Cykliny aktywują kinazy cyklino-zależne.
Przykładem CDK2 cyklina 2 (jest niezbędny do regulacji replikacji DNA)

Zadania kompleksu CDK2 cyklina 2

jest niezbędny do regulacji replikacji DNA

kontrola przejścia z fazy G2 do M

Białko Rb (p110Rb)

inhibitor cyklu

może blokować przejście przez punkt G1/S

Białko p53

inhibitor cyklu

strażnik genomu

występuje w formie zmutowanej w około 50% nowotworów

Białko p34 (CDK2)

kinaza fosforylująca reszty seryny i treoniny wielu białek

ilość cząsteczek p34 jest stała podczas cyklu komórkowego

zaliczane jest do grupy kinaz CDK (kinaza zależna od cykliny) – przejawia aktywność kinazy, kiedy
występuje w kompleksie z cykliną

Punkty kontrolny G1/S

gen kodujący białko p53 chroni komórkę przed przemianą w komórkę nowotworową

uszkodzenie DNA prowadzi do pobudzania kilku kinaz, które potrafią przyłączyć grupy fosforanowe do p53,
który jako czynnik transkrypcyjny uruchamia odczytywanie innych genów regulujących cyklu np. p21

p21 odpowiada za zatrzymanie cyklu komórkowego na granicy faz G1/S

Punkt kontrolny replikacji DNA

występuje w fazie S

rozpoznaje

Punkt kontrolny G2/M

czynnik MPF czynnika indukujący mitozę – heterodimer CDK1/cyklina B (kinaza fazy M)

defosforylacja pre-MPF w aktywny MPF - powoduje przejście cyklu komórkowego z fazy G2 do fazy M

kompleks kinazy CDK1 i cykliny B – indukujeprzejście

Punkt kontrolne w mitozie

punkt kontrolny profaza/metafaza

punkt kontrolny wrzeciona mitotycznego (metafaza/anafaza)

punkt kontrolny pomiędzy anafazą i telofazą

Cykliny

cykliny A,B (zwane mitotycznymi) oraz C, D i E

cyklina A syntetyzowana de novo od fazy G1 – jej stężenie rośnie w miarę upływu cyklu

cyklina C,D i E syntetyzowana są w tym samym czasie, cyklina B w fazie G2

maksymalne stężenie cyklin w metafazie/anafazie mitozy, następnie spada poprzez trawienie poprzez proteazy

Dokończenie cyklin oraz paru innych rzeczy będzie na przyszłym wykładzie...


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
0209 29 04 2009, wykład nr 9 , Tkanka nabłonkowa Paul Esz(1)
0109 27 04 2009, cwiczenia nr 9 , Tkanka nabłonkowa Paul Esz(1)
0205 25.03.2009, wykład nr 5.,, Jądro komórkowe
0107 06 04 2009, cwiczenia nr 7 , Cykl komórek nowotworowych Paul Esz(1)
0208 22 04 2009, wykład nr 8 , Apoptoza Paul Esz(1)
0104 16 03 2009, cwiczenia nr 4 , Proteosomy, Lizosomy Paul Esz(1)
0106 30 03 2009, cwiczenia nr 6 , Wrzeciono podziałowe Paul Esz(1)
0202 04 03 2009, wykład nr 2 , Budowa i funkcje błony komórkowej oraz transport przez błony(1)
0203 11 03 2009, wykład nr 3 , Białka powierzchni komórkowej Cząsteczki adhezyjne
08 04 11 Wykłady
Zrownowazony rozwoj regionu baltyckiego 05.04.2009r wyklad nr 1, 05
0201 25 02 2009, wykład nr 1 , Rys historyczny rozwoju wiedzy o komórce Podstawowe techniki stosowa
0214 13 10 2009, wykład nr 14 , Układ pokarmowy, cześć II Paul Esz(1)
0212 20 05 2009, wykład nr 12 , Krew i limfa Paul Esz(1)
0215 20 10 2009, wykład nr 15 , Układ pokarmowy, cześć III Paul Esz(1)
0216 27 10 2009, wykład nr 16 , Układ dokrewny, cześć I Paul Esz(1)

więcej podobnych podstron